(57)【要約】【課題】片側の基板上にのみ配向制御のための壁構造体を設けた比較的簡便な構成で、液晶の配向を十分に安定化できるとともに、従来よりも簡便なプロセスで製造できる液晶表示装置を提供する。【解決手段】第１基板１１０ａと、第１基板に対向するように設けられた第２基板１１０ｂと、第１基板と第２基板との間に設けられた液晶層１２０と、第１基板上に形成された第１電極１１１と、第２基板上に形成され第２電極１３１と、第１電極と第１基板との間に設けられた層間絶縁膜１１５ａと、層間絶縁膜と一体に形成された壁構造体１１５ｂとを有し、それぞれが、第１電極と、第２電極と、第１電極と第２電極の間に設けられた液晶層とを含む複数の画素を備え、複数の画素のそれぞれの周囲に遮光領域を有し、壁構造体は遮光領域に規則的に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、前記第１基板に対向するように設けられた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、前記第１基板上に形成された第１電極と、前記第２基板上に形成され第２電極と、前記第１電極と前記第１基板との間に設けられた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜と一体に形成された壁構造体とを有し、
それぞれが、前記第１電極と、前記第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に設けられた前記液晶層とを含む複数の画素を備え、前記複数の画素のそれぞれの周囲に遮光領域を有し、前記壁構造体は前記遮光領域に規則的に配置されている、液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１電極に電気的に接続された複数のスイッチング素子を前記第１基板上にさらに有し、前記スイッチング素子の少なくとも一部は前記層間絶縁膜に覆われている、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記複数の画素のそれぞれに含まれる前記第１電極が透明電極と反射電極とを含む、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記壁構造体は傾斜した側面を有し、前記第１電極は前記側面上にまで延設されている、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記液晶層は、垂直配向型液晶層であり、少なくとも所定の電圧を印加した時に、互いに異なる方向に配向した液晶分子を含む少なくとも１つの液晶ドメインを形成する、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１電極および／または前記第２電極は、所定の位置に形成された複数の開口部または切欠き部を有する、請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１電極および／または前記第２電極は、所定の位置に形成された少なくとも２つの開口部および少なくとも１つの切欠き部を有する、請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記複数の開口部または切欠き部は、前記第１電極にのみ形成されている、請求項６または７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶層は、垂直配向型液晶層であり、少なくとも所定の電圧を印加した時に、それぞれが軸対称配向を呈する少なくとも２つの液晶ドメインを形成し、前記少なくとも２つの液晶ドメインのそれぞれの軸対称配向の中心軸は、前記複数の開口部内またはその近傍に形成される、請求項６から８のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記壁構造体は、壁間隙によって分離された壁を有している、請求項１から９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
１つの画素の周囲に存在する前記壁間隙の長さは、画素の周囲の長さに対して４０％以下である、請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記遮光領域に前記液晶層の厚さを規定する支持体が規則的に配置されている、請求項１から１１のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記壁構造体は、壁間隙によって分離された壁を有しており、前記支持体は前記壁間隙に配置されている、請求項１２に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記支持体の径をＷＬ（μｍ）、規則単位（０．１２ｍｍ2）あたりの前記支持体の配置個数Ｎ（個）、および前記複数の画素の長辺方向におけるピッチをＰＬ（μｍ）とした場合に、
ＷＬ×Ｎ／ＰＬで定義される配置密度Ｄが、０．０１≦Ｄ≦０．３の関係を満足する請求項１２または１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記液晶層は、垂直配向型液晶層であり、少なくとも所定の電圧を印加した時に、それぞれが軸対称配向を呈する少なくとも１つの液晶ドメインを形成し、
前記壁構造体は傾斜した側面を有し、前記壁構造体および前記層間絶縁膜の前記第１基板に垂直な面における断面形状は、前記少なくとも１つの液晶ドメインの軸対称配向の中心軸が形成される領域を底部とする連続的な形状である、請求項１から１４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記壁構造体は傾斜した側面を有し、前記傾斜した側面の前記第１基板の表面に対する傾斜角が４５°以下である、請求項１から１５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記第１基板および前記第２基板を介して互いに対向するように配置された一対の偏光板を有し、前記第１基板および／または前記第２基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも１つの２軸性光学異方性媒体層をさらに有する、請求項１から１６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
前記第１基板および前記第２基板を介して互いに対向するように配置された一対の偏光板をさらに有し、前記第１基板および／または前記第２基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも１つの１軸性光学異方性媒体層をさらに有する、請求項１から１６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１９】
第１基板と、前記第１基板に対向するように設けられた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、前記第１基板上に形成された第１電極と、前記第１電極に電気的に接続された回路要素と、前記第２基板上に形成され第２電極と、前記第１電極と前記第１基板との間に設けられた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜と一体に形成された壁構造体とを有し、それぞれが、前記第１電極と、前記第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に設けられた前記液晶層とを含む複数の画素を備え、前記複数の画素の周囲に遮光領域を有し、前記壁構造体は前記遮光領域に規則的に配置されている液晶表示装置の製造方法であって、
第１基板上に回路要素を形成する工程と、
前記回路要素を覆うポジ型の感光性樹脂膜を形成する工程と、
前記感光性樹脂膜を露光する工程であって、露光量が互いに異なる所定の領域を形成する工程と、
露光された前記感光性樹脂膜を現像することによって、前記回路要素の一部を露出するコンタクトホールを有し前記壁構造体と一体に形成された層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜上に第１電極を形成する工程と、
を包含する、液晶表示装置の製造方法。
【請求項２０】
前記層間絶縁層を形成する工程は、表面が実質的に平坦な第１領域と、表面が凹凸形状を有する第２領域とを形成する工程を含み、
前記第１電極を形成する工程は、前記第１領域の前記層間絶縁膜上に透明電極を形成する工程と、前記第２領域の前記層間絶縁膜上に反射電極を形成する工程とを包含する、請求項１９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２１】
前記露光工程は、第１フォトマスクを用いて、前記壁構造体となる領域とそれ以外の領域とを形成する第１露光工程と、
前記その他の領域に、第２フォトマスクを用いて、前記第１領域および前記第２領域を形成する第２露光工程とを含む、請求項２０に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２２】
前記第１電極および／または前記第２電極を形成する工程は、導電膜を形成する工程と、前記導電膜をパターニングする工程とを包含し、前記パターニングする工程は、前記第１電極および／または前記第２電極の所定の位置に複数の開口部または切欠き部を形成する工程を包含する、請求項１９から２１のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、携帯情報端末（例えばＰＤＡ）、携帯電話、車載用液晶ディスプレイ、デジタルカメラ、パソコン、アミューズメント機器、テレビなどに好適に用いられる液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置は、薄型で低消費電力であるという特長を生かして、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話、電子手帳などの情報機器、あるいは液晶モニターを備えたカメラ一体型ＶＴＲなどに広く用いられている。
【０００３】
高コントラスト化および広視野角化を実現できる表示モードとして、垂直配向型液晶層を利用した垂直配向モードが注目されている。垂直配向型液晶層は、一般に、垂直配向膜と誘電異方性が負の液晶材料とを用いて形成される。
【０００４】
例えば、特許文献１には、画素電極に液晶層を介して対向する対向電極に設けた開口部の周辺に斜め電界を発生させ、開口部内で垂直配向状態にある液晶分子を中心に周りの液晶分子を傾斜配向させることによって、視角特性が改善された液晶表示装置が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されている構成では、画素内の全領域に斜め電界を形成することが難しく、その結果、電圧に対する液晶分子の応答が遅れる領域が画素内に発生し、残像現象が現れるという問題が生じる。
【０００６】
この問題を解決するために、特許文献２は、画素電極または対向電極に規則的に配列した開口部を設けることによって、放射状傾斜配向を呈する複数の液晶ドメインを画素内に有する液晶表示装置を開示している。
【０００７】
さらに、特許文献３には、画素内に規則的に複数の凸部を設けることによって、凸部を中心に出現する傾斜状放射配向の液晶ドメインの配向状態を安定化する技術が開示されている。また、この文献には、凸部による配向規制力とともに、電極に設けた開口部による斜め電界を利用して液晶分子の配向を規制することによって、表示特性を改善できることを開示している。
【０００８】
一方、近年、屋外または屋内のいずれにおいても高品位な表示が可能な液晶表示装置が提案されている（例えば特許文献４および特許文献５）。この液晶表示装置は、半透過型液晶表示装置と呼ばれ、画素内に反射モードで表示を行う反射領域と、透過モードで表示を行う透過領域とを有している。
【０００９】
現在市販されている半透過型液晶表示装置は、ＥＣＢモードやＴＮモードなどが利用されているが、上記特許文献３には、垂直配向モードを透過型液晶表示装置だけでなく、半透過型液晶表示装置に適用した構成も開示されている。また、特許文献６には、垂直配向型液晶層の半透過型液晶表示装置において、透過領域の液晶層の厚さを反射領域の液晶層の厚さの２倍にするために設ける絶縁層に形成した凹部によって液晶の配向（多軸配向）を制御する技術が開示されている。凹部は例えば正八角形に形成され、液晶層を介して凹部に対向する位置に突起（凸部）またはスリット（電極開口部）が形成された構成が開示されている（例えば、特許文献６の図４および図１６参照）。
【００１０】
また、反射モードにおける表示品位を改善するために、拡散反射特性が優れた拡散反射層を形成する技術が検討されている。例えば、特許文献７には２層の感光性樹脂膜を用いたフォトリソグラフィ工程を経て、反射電極の表面にランダム配置された微細な凹凸形状を形成することによって、良好な拡散反射特性を得る技術が開示されている。さらに、特許文献８には、製造プロセスの簡略化を目的として、１層の感光性樹脂を用いて、コンタクトホールおよび微細な凹凸を形成するためのフォトマスクを介して露光し、これを現像することによって、微細な凹凸形状を有する反射電極を形成する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平６−３０１０３６号公報
【特許文献２】特開２０００−４７２１７号公報
【特許文献３】特開２００３−１６７２５３号公報
【特許文献４】特許第２９５５５２７７号公報
【特許文献５】米国特許第６１９５１４０号明細書
【特許文献６】特開２００２−３５０８５３号公報
【特許文献７】特開平６−７５２３８号公報
【特許文献８】特開平９−９０４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献２または特許文献３に開示されている技術は、画素内に凸部または開口部を設けて複数の液晶ドメインを形成し（すなわち、画素分割し）、液晶分子に対する配向規制力を強めているが、本発明者の検討によると、十分な配向規制力を得るためには、液晶層の両側（互いに対向する一対の基板の液晶層側）に、凸部や開口部などの配向規制構造を形成することが必要であり、製造工程が複雑になるという課題がある。また、画素内に配向規制構造を設ける画素の実効開口率の低下を招いたり、画素内の凸部の周辺から光漏れが発生するためにコントラスト比が低下することもある。配向規制構造を両方の基板に設ける場合には、基板のアライメントマージンの影響を受けるので、実効開口率の低下および／またはコントラスト比の低下はさらに顕著になる。
【００１２】
また、特許文献６に開示されている技術では、多軸配向を制御するために設けられる凹部と反対側に凸部または電極開口部を配置することが必要となり、上記従来技術と同様の問題が発生する。
【００１３】
また、例えば、半透過型液晶表示装置の反射モードの表示品位を改善するために、特許文献７または８に記載されている方法を用いて反射電極を形成すると、製造プロセスが複雑になるという問題がある。すなわち、配向規制のための凸部だけでなく、拡散反射特性を改善するための微細な凹凸を形成する必要が生じ、液晶表示装置のコストアップにつながる。
【００１４】
本発明は上記の諸点に鑑みてなされたものであって、その目的は、片側の基板上にのみ配向制御のための壁構造体を設けた比較的簡便な構成で、液晶の配向を十分に安定化できるとともに、従来よりも簡便なプロセスで製造できる液晶表示装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板に対向するように設けられた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、前記第１基板上に形成された第１電極と、前記第２基板上に形成され第２電極と、前記第１電極と前記第１基板との間に設けられた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜と一体に形成された壁構造体とを有し、それぞれが、前記第１電極と、前記第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に設けられた前記液晶層とを含む複数の画素を備え、前記複数の画素のそれぞれの周囲に遮光領域を有し、前記壁構造体は、前記遮光領域に規則的に配置されていることを特徴とする。
【００１６】
ある実施形態において、前記第１電極に電気的に接続された複数のスイッチング素子を前記第１基板上にさらに有し、前記スイッチング素子の少なくとも一部は前記層間絶縁膜に覆われている。
【００１７】
ある実施形態において、前記複数の画素のそれぞれに含まれる前記第１電極が透明電極と反射電極とを含む。
【００１８】
ある実施形態において、前記壁構造体は傾斜した側面を有し、前記第１電極は前記側面上にまで延設されている。
【００１９】
ある実施形態において、前記液晶層は、垂直配向型液晶層であり、少なくとも所定の電圧を印加した時に、互いに異なる方向に配向した液晶分子を含む少なくとも２つの液晶ドメインを形成する。
【００２０】
ある実施形態において、前記第１電極および／または前記第２電極は、所定の位置に形成された複数の開口部または切欠き部を有する。
【００２１】
ある実施形態において、前記第１電極および／または前記第２電極は、所定の位置に形成された少なくとも２つの開口部および少なくとも１つの切欠き部を有する。
【００２２】
ある実施形態において、前記複数の開口部または切欠き部は、前記第１電極にのみ形成されている。
【００２３】
ある実施形態において、前記液晶層は、垂直配向型液晶層であり、少なくとも所定の電圧を印加した時に、それぞれが軸対称配向を呈する少なくとも２つの液晶ドメインを形成し、前記少なくとも２つの液晶ドメインのそれぞれの軸対称配向の中心軸は、前記複数の開口部内またはその近傍に形成される。
【００２４】
ある実施形態において、前記壁構造体は、壁間隙によって分離された壁を有している。
【００２５】
ある実施形態において、１つの画素の周囲に存在する前記壁間隙の長さは、画素の周囲の長さに対して４０％以下である。
【００２６】
ある実施形態において、前記遮光領域に前記液晶層の厚さを規定する支持体が規則的に配置されている。
【００２７】
ある実施形態において、前記壁構造体は、壁間隙によって分離された壁を有しており、前記支持体は前記壁間隙に配置されている。
【００２８】
ある実施形態において、前記支持体の径をＷＬ（μｍ）、規則単位（０．１２ｍｍ2）あたりの前記支持体の配置個数Ｎ（個）、および前記複数の画素の長辺方向におけるピッチをＰＬ（μｍ）とした場合に、ＷＬ×Ｎ／ＰＬで定義される配置密度Ｄが、０．０１≦Ｄ≦０．３の関係を満足する。
【００２９】
ある実施形態において、前記液晶層は、垂直配向型液晶層であり、少なくとも所定の電圧を印加した時に、それぞれが軸対称配向を呈する少なくとも１つの液晶ドメインを形成し、前記壁構造体は傾斜した側面を有し、前記壁構造体および前記層間絶縁膜の前記第１基板に垂直な面における断面形状は、前記少なくとも１つの液晶ドメインの軸対称配向の中心軸が形成される領域を底部とする連続的な形状である。
【００３０】
ある実施形態において、前記壁構造体は傾斜した側面を有し、前記傾斜した側面の前記第１基板の表面に対する傾斜角が４５°以下である。
【００３１】
ある実施形態において、前記第１基板および前記第２基板を介して互いに対向するように配置された一対の偏光板を有し、前記第１基板および／または前記第２基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも１つの２軸性光学異方性媒体層をさらに有する。
【００３２】
ある実施形態において、前記第１基板および前記第２基板を介して互いに対向するように配置された一対の偏光板をさらに有し、前記第１基板および／または前記第２基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも１つの１軸性光学異方性媒体層をさらに有する。
【００３３】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、第１基板と、前記第１基板に対向するように設けられた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、前記第１基板上に形成された第１電極と、前記第１電極に電気的に接続された回路要素と、前記第２基板上に形成され第２電極と、前記第１電極と前記第１基板との間に設けられた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜と一体に形成された壁構造体とを有し、それぞれが、前記第１電極と、前記第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に設けられた前記液晶層とを含む複数の画素を備え、前記複数の画素の周囲に遮光領域を有し、前記壁構造体は前記遮光領域に規則的に配置されている液晶表示装置の製造方法であって、第１基板上に回路要素を形成する工程と、前記回路要素を覆うポジ型の感光性樹脂膜を形成する工程と、前記感光性樹脂膜を露光する工程であって、露光量が互いに異なる所定の領域を形成する工程と、露光された前記感光性樹脂膜を現像することによって、前記回路要素の一部を露出するコンタクトホールを有し前記壁構造体と一体に形成された層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜上に第１電極を形成する工程とを包含することを特徴とする。
【００３４】
ある実施形態において、前記層間絶縁層を形成する工程は、表面が実質的に平坦な第１領域と、表面が凹凸形状を有する第２領域とを形成する工程を含み、前記第１電極を形成する工程は、前記第１領域の前記層間絶縁膜上に透明電極を形成する工程と、前記第２領域の前記層間絶縁膜上に反射電極を形成する工程とを包含する。
【００３５】
ある実施形態において、前記露光工程は、第１フォトマスクを用いて、前記壁構造体となる領域とそれ以外の領域とを形成する第１露光工程と、前記その他の領域に、第２フォトマスクを用いて、前記第１領域および前記第２領域を形成する第２露光工程とを含む。
【００３６】
ある実施形態において、前記第１電極および／または前記第２電極を形成する工程は、導電膜を形成する工程と、前記導電膜をパターニングする工程とを包含し、前記パターニングする工程は、前記第１電極および／または前記第２電極の所定の位置に複数の開口部または切欠き部を形成する工程を包含する。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の液晶表示装置は、第１電極（例えば画素電極）が形成されている第１基板の液晶層側に壁構造体が設けられており、この壁構造体は、第１基板と第１電極との間に設けられた層間絶縁膜と一体に形成されている。壁構造体の傾斜側面にアンカリング作用（配向規制力）によって、液晶分子が電界によって傾く方向が規定され、その結果、少なくとも所定の電圧（閾値以上の電圧）が印加されたとき、壁構造体によって実質的に包囲された領域に、配向方向が互いに異なる液晶分子を含む少なくとも１つの液晶ドメインが安定に形成される。従って、従来よりも簡単な構成で、液晶分子の配向を十分に安定化でき、従来と同等以上の表示品位が得られる。さらに、壁構造体は層間絶縁膜と一体に形成されているので、従来よりも簡便なプロセスで製造できる。
【００３８】
さらに、第１電極および／または第２電極に開口部または切欠き部を設けると、開口部または切欠き部の周辺に生成される斜め電界の影響によって液晶分子の配向をさらに安定化できる。液晶層としては、垂直配向型液晶層を好適に用いることができ、壁構造体（および開口部または切欠き部）によって、安定な軸対称配向ドメインを形成することができる。なお、各画素に少なくとも１つの液晶ドメインが形成されればよいが、画素の大きさや形状に応じて、２以上の液晶ドメインを形成しても良く、典型的な長方形の画素に対しては、２以上の液晶ドメインを形成することが好ましい。
【００３９】
開口部は、軸対称配向ドメインの中心軸の位置を固定・安定化させる効果を有する。開口部は、第１電極または第２電極の一方に設けてもよいが、第１電極および第２電極の両方に設けることによって、中心軸の位置を固定・安定化する効果を大きくすることができる。第１電極と第２電極に設ける開口部は、基板法線方向から見たときに互いに略重なる位置に設けることが好ましい。一方、切欠き部は、第１電極にのみ設けることが好ましい。なお、電極に形成される開口部や切欠き部は、壁構造体や凸部などの構造的な配向規制構造と異なり、それぞの電極をパターニングする工程で形成され得るので、製造工程が増えることがない。本発明によると、第２基板に壁構造体や凸部などの配向規制構造を設けることなく、安定な軸対称配向ドメインを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明による実施形態の液晶表示装置は、第１基板（例えばＴＦＴ側ガラス基板）と、第１基板に対向するように設けられた第２基板（例えばカラーフィルタ側ガラス基板）と、これらの基板の間に設けられた液晶層（例えば垂直配向型液晶層）と、第１基板上に形成された第１電極（例えば画素電極）と、第２基板上に形成され第２電極（例えば対向電極）と、第１電極と第１基板との間に設けられた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜と一体に形成された壁構造体とを有する。液晶表示装置が有する複数の画素のそれぞれは、第１電極と、第２電極と、第１電極と第２電極の間に設けられた液晶層とを含み、複数の画素のそれぞれの周囲には遮光領域が設けられており、壁構造体は遮光領域に規則的に配置されている。遮光領域は、例えば、第１基板に設けられるスイッチング素子（例えばＴＦＴ）に接続されるゲート信号配線やソース信号配線などによって規定される。
【００４１】
本発明は、垂直配向型液晶層を用い、それぞれの画素に複数の軸対称配向ドメインを形成する場合に、特に、広視野角で高コントラスト比な表示が可能な液晶表示装置を実現できる。従って、以下では、垂直配向型液晶層を用いた液晶表示装置（いわゆるＶＡモードの液晶表示装置）を例に本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれに限られず、少なくとも所定の電圧を印加した時に、互いに異なる方向に配向した液晶分子を含む少なくとも１つの液晶ドメインが画素内に形成される液晶表示装置に適用できる。なお、視野角特性の観点からは、液晶分子の配向方向が４方向以上の液晶ドメインを有することが好ましく、以下では軸対称配向ドメインを例示する。
【００４２】
また、以下の実施形態では、透過型と半透過型の液晶表示装置を例示するが、反射型表示装置に適用できる。
【００４３】
以下に、図面を参照しながら本発明による実施形態の液晶表示装置の構成を具体的に説明する。
【００４４】
（透過型液晶表示装置）
まず、本発明による実施形態の透過型液晶表示装置１００の構成を図１を参照しながら説明する。図１は、透過型液晶表示装置１００の１つの画素の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は図１（ａ）中の１Ｂ−１Ｂ’線に沿った断面図である。
【００４５】
液晶表示装置１００は、透明基板（例えばガラス基板）１１０ａと、透明基板１１０ａに対向するように設けられた透明基板１１０ｂと、透明基板１１０ａと１１０ｂとの間に設けられた垂直配向型の液晶層１２０とを有する。基板１１０ａおよび１１０ｂ上の液晶層１２０に接する面には垂直配向膜（不図示）が設けられており、電圧無印加時には、液晶層１２０の液晶分子は、垂直配向膜の表面に対して略垂直に配向している。液晶層１２０は、誘電異方性が負のネマティック液晶材料を含み、必要に応じて、カイラル剤を更に含む。
【００４６】
液晶表示装置１００は、透明基板１１０ａ上に形成された画素電極１１１と、透明基板１１０ｂ上に形成された対向電極１３１とを有し、画素電極１１１と対向電極１３１との間に設けられた液晶層１２０とが画素を規定する。ここでは、画素電極１１１および対向電極１３１のいずれも透明導電層（例えばＩＴＯ層）で形成されている。なお、典型的には、透明基板１１０ｂの液晶層１２０側には、画素に対応して設けられるカラーフィルタ１３０（複数のカラーフィルタをまとめて全体をカラーフィルタ層１３０ということもある。）と、隣接するカラーフィルタ１３０の間に設けられるブラックマトリクス（遮光層）１３２とが形成され、これらの上に対向電極１３１が形成されるが、対向電極１３１上（液晶層１２０側）にカラーフィルタ層１３０やブラックマトリクス１３２を形成しても良い。
【００４７】
液晶表示装置１００は、それぞれの画素の周辺に遮光領域を有し、この遮光領域内の透明基板１１０ａ上に壁構造体１１５ｂを有している。また、壁構造体１１５ｂは、透明基板１１０ａ上に形成された回路要素（スイッチング素子などの能動素子だけでなく、配線や電極を含む：ここでは不図示）を覆うように形成された層間絶縁膜１１５ａと一体に形成されている。例えば、後述するように、回路要素としてＴＦＴを有する透過型液晶表示装置において層間絶縁膜を設けると、画素電極をゲート信号配線および／またはソース信号配線と一部重畳させて形成することが可能となり、開口率を向上することができる。
【００４８】
ここで、遮光領域とは、透明基板１１０ａ上の画素電極１１１の周辺領域に形成される、例えばＴＦＴやゲート信号配線、ソース信号配線、または、透明基板１１０ｂ上に形成されるブラックマトリクスによって遮光される領域であり、この領域は表示に寄与しない。従って、遮光領域に形成された壁構造体１１５ｂは表示に悪影響を及ぼすことが無い。
【００４９】
ここで例示した壁構造体１１５ｂは、画素を包囲するように連続した壁として設けられているが、これに限らず複数の壁に分断されていても良い。この壁構造体１１５ｂは液晶ドメインの画素の外延近傍に形成される境界を規定するように作用するので、ある程度の長さを有することが好ましい。例えば、壁構造体を複数の壁で構成した場合、個々の壁の長さは、隣接する壁の間の長さよりも長いことが好ましい。
【００５０】
ここで例示した画素電極１１１は、所定の位置に形成された、２つの開口部１１４および４つの切欠き部１１３を有している。この液晶層に所定の電圧を印加すると、それぞれが軸対称配向を呈する２つの液晶ドメインが形成され、これら液晶ドメインのそれぞれの軸対称配向の中心軸は、開口部１１４内またはその近傍に形成される。後に説明するように、画素電極１１１に設けた開口部１１４が軸対称配向の中心軸の位置を固定するように作用する。切欠き部１１３は軸対称配向ドメインの境界付近に設けられ、液晶分子が電界によって倒れる方向を規定し、軸対称配向ドメインを形成するように作用する。開口部１１４および切欠き部１１３の周辺には、画素電極１１１と対向電極１１３との間に印加される電圧によって、斜め電界が形成され、この斜め電界によって液晶分子が傾斜する方向が規定される結果、上述のように作用する。また、ここでは、切欠き部１１３は、画素（ここでは全体が透過領域）に形成される液晶ドメインの中心軸に対応する開口部（ここでは図１中の右側の開口部）１１４を中心に点対称に配置された４つの切欠き部１１３を含んでいる。
【００５１】
このような切欠き部１１３を設けることによって、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向が規定され、２つの液晶ドメインが形成される。なお、図１中、画素電極１１１の左側に切欠き部を設けていない理由は、図示した画素電極１１１の左側に位置する画素電極（不図示）の右端に設けた切欠き部によって同様の作用が得られるので、画素の有効開口率を低下する切欠き部を画素電極１１１の左端では省略している。ここでは、上述した壁構造体１１５ｂによる配向規制力も得られるので、画素電極１１１の左端に切欠き部を設けなくとも、切欠き部を設けた場合と同様に安定した液晶ドメインが形成されるのに加え、有効開口率が向上するという効果が得られる。
【００５２】
ここでは、４つの切欠き部１１３を形成したが、切欠き部は、隣接する液晶ドメインの間に少なくとも１つ設ければよく、例えば、ここでは、画素の中央部に細長い切欠き部を設けて、他を省略しても良い。
【００５３】
軸対称配向ドメインの中心軸を固定するために設ける開口部１１４の形状は、例示したように円形であるこが好ましいがこれに限られない。ただし、全方位的にほぼ等しい配向規制力を発揮させるためには、４角形以上の多角形であることが好ましく、正多角形であることが好ましい。軸対称配向ドメイン内の液晶分子が電界によって倒れる方向を規定するように作用する切欠き部１１３の形状は、隣接する軸対称配向に対してほぼ等しい配向規制力を発揮するように設定され、例えば４角形が好ましい。
【００５４】
液晶層１２０の厚さ（セルギャップともいう。）を規定するための支持体１３３を遮光領域（ここではブラックマトリクス１３２によって規定される領域）に形成すれば、表示品位を低下させることが無いので好ましい。支持体１３３は、透明基板１１０ａおよび１１０ｂのどちらに形成しても良く、例示したように、遮光領域に設けられた壁構造体１１５ｂ上に設ける場合に限られない。壁構造体１１５ｂ上に支持体１３３を形成する場合は、壁構造体１１５ｂの高さと支持体１３３の高さとの和が液晶層１２０の厚さとなるように設定される。壁構造体１１５ｂが形成されていない領域に支持体１３３を設ける場合には、支持体１３３の高さが液晶層１２０の厚さとなるように設定される。支持体１３３は、例えば、感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ工程で形成することができる。
【００５５】
この液晶表示装置１００においては、画素電極１１１および対向電極１３１に所定の電圧（閾値電圧以上の電圧）を印加すると、２つの開口部１１４内またはその近傍にそれぞれの中心軸が安定化された２つの軸対称配向が形成され、画素電極１１の長手方向の中央部に設けた一対の切欠き部が隣接する２つの液晶ドメイン内の液晶分子が電界で倒れる方向を規定し、壁構造体１１５ｂおよび画素電極１１１のコーナ部に設けられた切欠き部１１３が液晶ドメインの画素の外延近傍の液晶分子が電界で倒れる方向を規定する。壁構造体１１５ｂと開口部１１４および切欠き部１１３による配向規制力が協同的に作用し、液晶ドメインの配向を安定化すると考えられる。
【００５６】
なお、透明基板１１０ａの液晶層１２０側には、例えばＴＦＴなどのアクティブ素子およびＴＦＴに接続されたゲート信号配線およびソース信号配線などの回路要素（いずれも不図示）が設けられる。また、透明基板１１０ａと、透明基板１１０ａ上に形成された回路要素および上述した画素電極１１１、壁構造体１１５ｂ、支持体１３３および配向膜などをまとめてアクティブマトリクス基板ということがある。一方、透明基板１１０ｂと透明基板１１０ｂ上に形成されたカラーフィルタ層１３０、ブラックマトリクス１３２、対向電極１３１および配向膜などをまとめて対向基板またはカラーフィルタ基板ということがある。
【００５７】
また、上記の説明では省略したが、液晶表示装置１００は、透明基板１１０ａおよび１１０ｂを介して互いに対向するように配置された一対の偏光板をさらに有する。一対の偏光板は典型的には透過軸が互いに直交するように配置される。さらに、後述するように、２軸性光学異方性媒体層および／または１軸性光学異方性媒体層を設けても良い。
【００５８】
次に、図２Ａおよび図２Ｂを参照しながら、透過型液晶表示装置１００に好適に用いられるアクティブマトリクス基板の構造の一例を説明する。図２Ａはアクティブマトリクス基板の部分拡大図であり、図２Ｂは、図２Ａ中のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。図２Ａおよび図２Ｂに示したアクティブマトリクス基板は、切欠き部１１３の数が少ない点において、図１に示したアクティブマトリクス基板と異なるが、他の構成は同じであってよい。
【００５９】
図２Ａおよび図２Ｂに示すアクティブマトリクス基板は、例えばガラス基板からなる透明基板１１０ａを有し、透明基板１１０ａ上には、ゲート信号線２およびソース信号線３が互いに直交するように設けられている。これらの信号配線２および３の交差部の近傍にＴＦＴ４が設けられており、ＴＦＴ４のドレイン電極５は画素電極１１１に接続されている。
【００６０】
アクティブマトリクス基板は、ゲート信号線２、ソース信号線３やＴＦＴ４を覆う層間絶縁膜１１５ａを有し、壁構造体１１５ｂは、層間絶縁膜１１５ａと一体に形成されている。従って、層間絶縁膜１１５ａおよび壁構造体１１５ｂは、単一の感光性樹脂膜１１５から形成することが可能で、従来よりも簡便なプロセスで製造することができる。
【００６１】
画素電極１１１は、ＩＴＯなどの透明導電層から形成され透明電極であり、層間絶縁膜１１５ａ上に形成されている。層間絶縁膜１１５ａのコンタクトホール内に形成されたコンタクト部１１１ａでドレイン電極５に接続されている。画素電極１１１の所定の領域には、上述したように軸対称配向ドメインの配向を制御するために切欠き部１１３および開口部１１４が設けられている。
【００６２】
画素電極１１１は次段のゲート信号線上にゲート絶縁膜９を介して重畳させている。また、ＴＦＴ４はゲート信号線２から分岐したゲート電極１０の上部にゲート絶縁膜９、半導体層１２、チャネル保護層１３およびｎ+−Ｓｉ層１１（ソース・ドレイン電極）が積層された構造を有している。
【００６３】
なお、ここではボトムゲート型のＴＦＴの構成例を示したが、これに限られず、トップゲート型のＴＦＴを用いることもできる。また、ＴＦＴ以外のスイッチング素子（例えばＭＩＭ）を用いることもできる。
【００６４】
液晶表示装置１００では、壁構造体１１５ａと一体に形成された層間絶縁膜１１５ａ上に設けられた画素電極１１１に切欠き部１１３および開口部１１４を形成し、対向基板１１０ｂ側には配向規制構造を設けていない。本実施形態によると、このような単純な構成で安定な軸対称配向ドメインを形成できるという利点が得られる。しかしながら、これに限られず、例えば図３に示す液晶表示装置１００’のように、対向基板１１０ｂ側にも配向規制構造を設けてもよい。このような構成を採用することによって、液晶分子の配向をさらに安定化させることができる。
【００６５】
液晶表示装置１００’は、対向電極１３１に開口部１１４’を有している点以外は、液晶表示装置１００と実質的に同じ構成を有しており、液晶表示装置１００と共通の構成要素は共通の参照符号で示し、ここでは説明を省略する。
【００６６】
液晶表示装置１００’の対向基板１３１に形成された開口部１１４’は、基板法線方向から見たときに、画素電極１１１に形成された開口部１１４と略重なる位置に設けられており、液晶表示装置１００’の平面図は、図１（ａ）と実質的同じである。このように配置された開口部１１４’は、画素電極１１１に形成された開口部１１４とともに軸対称配向の中心軸を固定・安定するように作用する。その結果、軸対称配向ドメインの配向がさらに安定化される。
【００６７】
なお、対向基板１１０ｂ側には、壁構造体や凸部などの構造的な配向規制構造を設けないことが好ましい。壁構造体などを形成するためには、電極に形成される開口部や切欠き部と異なり、製造工程が増えるのでコストアップの要因となるので好ましくない。また、切欠き部１１３は、中心軸を固定する作用を有する開口部と異なり、壁構造体１１５の側面のアンカリング作用と協同して液晶分子が電界によって倒れる方向を規定するように設けられるので、壁構造体１１５と同じ基板１１０ａにのみ設けることが好ましい。
【００６８】
（半透過型液晶表示装置）
次に、図４を参照しながら、本発明による実施形態の半透過型液晶表示装置２００の構成を説明する。
【００６９】
本発明による実施形態の透過型液晶表示装置２００の１つの画素の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は図４（ａ）中の２Ｂ−２Ｂ’線に沿った断面図である。
【００７０】
液晶表示装置２００は、透明基板（例えばガラス基板）２１０ａと、透明基板２１０ａに対向するように設けられた透明基板２１０ｂと、透明基板２１０ａと２１０ｂとの間に設けられた垂直配向型の液晶層２２０とを有する。両方の基板２１０ａおよび２１０ｂ上の液晶層２２０に接する面には垂直配向膜（不図示）が設けられており、電圧無印加時には、液晶層２２０の液晶分子は、垂直配向膜の表面に対して略垂直に配向している。液晶層２２０は、誘電異方性が負のネマティック液晶材料を含み、必要に応じて、カイラル剤を更に含む。
【００７１】
液晶表示装置２００は、透明基板２１０ａ上に形成された画素電極２１１と、透明基板２１０ｂ上に形成された対向電極２３１とを有し、画素電極２１１と対向電極２３１との間に設けられた液晶層２２０とが画素を規定する。透明基板２１０ａ上には、後述するようにＴＦＴなどの回路要素が形成されている。透明基板２１０ａおよびこの上に形成された構成要素をまとめてアクティブマトリクス基板２１０ａということがある。
【００７２】
また、典型的には、透明基板２１０ｂの液晶層２２０側には、画素に対応して設けられるカラーフィルタ２３０（複数のカラーフィルタをまとめて全体をカラーフィルタ層２３０ということもある。）と、隣接するカラーフィルタ２３０の間に設けられるブラックマトリクス（遮光層）２３２とが形成され、これらの上に対向電極２３１が形成されるが、対向電極１３１上（液晶層１２０側）にカラーフィルタ層２３０やブラックマトリクス２３２を形成しても良い。透明基板２１０ｂおよびこの上に形成された構成要素をまとめて対向基板（カラーフィルタ基板）基板２１０ｂということがある。
【００７３】
画素電極２１１は、透明導電層（例えばＩＴＯ層）から形成された透明電極２１１ａと、金属層（例えば、Ａｌ層、Ａｌを含む合金層、およびこれらのいずれかを含む積層膜）から形成された反射電極２１１ｂとを有する。その結果、画素は、透明電極２１１ａによって規定される透明領域Ａと、反射電極２１１ｂによって規定される反射領域Ｂとを含む。透明領域Ａは透過モードで表示を行い、反射領域Ｂは反射モードで表示を行う。
【００７４】
液晶表示装置２００は、それぞれの画素の周辺に遮光領域を有し、この遮光領域の透明基板２１０ａ上に壁構造体２１５ｂを有している。また、壁構造体２１５ｂは、透明基板２１０ａ上に形成された回路要素（スイッチング素子などの能動素子だけでなく、配線や電極を含む：ここでは不図示）を覆うように形成された層間絶縁膜２１５ａと一体に形成されている。例えば、後述するように、回路要素としてＴＦＴを有する透過型液晶表示装置において層間絶縁膜を設けると、画素電極をゲート信号配線および／またはソース信号配線と一部重畳させて形成することが可能となり、開口率を向上することができる。
【００７５】
また、遮光領域は表示に寄与しないので、遮光領域に形成された壁構造体２１５ｂは表示に悪影響を及ぼすことが無い。ここで例示した壁構造体２１５ｂは、画素を包囲するように連続した壁として設けられているが、これに限らず複数の壁に分断されていても良い。この壁構造体２１５ｂは液晶ドメインの画素の外延近傍に形成される境界を規定するように作用するので、ある程度の長さを有することが好ましい。例えば、壁構造体２１５ｂを複数の壁で構成した場合、個々の壁の長さは、隣接する壁の間の長さよりも長いことが好ましい。
【００７６】
ここで例示した画素電極２１１は、所定の位置に形成された、３つの開口部２１４および４つの切欠き部２１３を有している。この液晶層に所定の電圧を印加すると、それぞれが軸対称配向を呈する３つの液晶ドメインが形成され、これら液晶ドメインのそれぞれの軸対称配向の中心軸は、開口部２１４内またはその近傍に形成される。後に説明するように、画素電極２１１に設けた開口部２１４が軸対称配向の中心軸の位置を固定するように作用し、切欠き部２１３が軸対称配向ドメイン内の液晶分子が電界によって倒れる方向を規定するように作用する。開口部２１４および切欠き部２１３の周辺には、画素電極２１１と対向電極２１３との間に印加される電圧によって、斜め電界が形成され、この斜め電界によって液晶分子が傾斜する方向が規定される結果、上述のように作用する。また、ここでは、切欠き部２１３は、画素の透過領域Ａに形成される液晶ドメインの中心軸に対応する開口部（ここでは図１中の右側の開口部）２１４を中心に点対称に配置された４つの切欠き部２１３を含んでいる。このような切欠き部２１３を設けることによって、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向が規定され、３つの液晶ドメインが形成される。開口部２１４や切欠き部２１３の配置およびこれらの好ましい形状については、上述した透過型液晶表示装置１００の場合と同様である。図４には、透過領域Ａに２つの液晶ドメインを形成し、反射領域Ｂに１つの液晶ドメインを形成する例を示したが、これに限定されない。なお、個々の液晶ドメインは略正方形の形状にすることが、視野角特性および配向の安定性の観点から好ましい。
【００７７】
液晶層２２０の厚さ（セルギャップともいう。）を規定するための支持体２３３を遮光領域（ここではブラックマトリクス２３２によって規定される領域）に形成すれば、表示品位を低下させることが無いので好ましい。支持体２３３は、透明基板２１０ａおよび２１０ｂのどちらに形成しても良く、例示したように、遮光領域に設けられた壁構造体２１５ｂ上に設ける場合に限られない。壁構造体２１５ｂ上に支持体２３３を形成する場合は、壁構造体２１５ｂの高さと支持体２３３の高さとの和が液晶層２２０の厚さとなるように設定される。壁構造体２１５ｂが形成されていない領域に支持体２３３を設ける場合には、支持体２３３の高さが液晶層２２０の厚さとなるように設定される。
【００７８】
この液晶表示装置２００においては、画素電極２１１および対向電極２３１に所定の電圧（閾値電圧以上の電圧）を印加すると、３つの開口部２１４内またはその近傍にそれぞれの中心軸が安定化された３つの軸対称配向が形成され、画素電極２１１に設けた４つの切欠き部２１３が隣接する３つの液晶ドメイン内の液晶分子が電界で倒れる方向を規定し、壁構造体２１５ｂが液晶ドメインの画素の外延近傍に形成される境界を安定化する。
【００７９】
次に、透過モードの表示と反射モードの表示の両方を行うことができる半透過型液晶表示装置２００に特有の好ましい構成を説明する。
【００８０】
透過モードの表示では、表示に用いられる光は液晶層２２０を一回通過するだけであるのに対し、反射モードの表示では、表示に用いられる光は液晶層２２０を２回通過する。したがって、図４（ｂ）に模式的に示したように、透過領域Ａの液晶層２２０の厚さｄｔを反射領域Ｂの液晶層２２０の厚さｄｒの約２倍に設定することが好ましい。このように設定することによって、両表示モードの光に対して液晶層２２０が与えるリタデーションを略等しくすることができる。ｄｔ＝０．５ｄｒが最も好ましいが、０．３ｄｔ＜ｄｒ＜０．７ｄｔの範囲内にあれば両方の表示モードで良好な表示を実現できる。勿論、用途によっては、ｄｔ＝ｄｒであってもよい。
【００８１】
液晶表示装置２００においては、反射領域Ｂの液晶層２２０の厚さを透過領域Ａの液晶層の厚さよりも小さくするために、ガラス基板２１０ｂの反射領域Ｂにのみ透明誘電体層２３４を設けている。このような構成を採用すると、反射電極２１１ｂの下に絶縁膜などを用いて段差を設ける必要がないので、アクティブマトリクス基板２１０ａの製造を簡略化できるという利点が得られる。さらに、液晶層２２０の厚さを調整するための段差を設けるための絶縁膜上に反射電極２１１ｂを設けると、絶縁膜の斜面（テーパ部）を覆う反射電極によって透過表示に用いられる光が遮られる、あるいは、絶縁膜の斜面に形成された反射電極で反射される光は、内部反射を繰り返すので、反射表示にも有効に利用されない、という問題が発生するが、上記構成を採用するとこれらの問題の発生が抑制され、光の利用効率を改善することができる。
【００８２】
さらに、この透明誘電体層２３４に光を散乱する機能（拡散反射機能）を有するものを用いると、反射電極２１１ｂに拡散反射機能を付与しなくても、良好なペーパーホワイトに近い白表示を実現できる。透明誘電体層２３４に光散乱能を付与しなくても、反射電極２１１ｂの表面に凹凸形状を付与することによって、ペーパーホワイトに近い白表示を実現することもできるが、凹凸の形状によっては軸対称配向の中心軸の位置が安定し無い場合がある。これに対し、光散乱能を有する透明誘電体層２３４と平坦な表面を有する反射電極２１１ｂとを用いれば、反射電極２１１ｂに形成する開口部２１４によって中心軸の位置をより確実に安定化できるという利点が得られる。なお、反射電極２１１ｂに拡散反射機能を付与するために、その表面に凹凸を形成する場合、凹凸形状は干渉色が発生しないように連続した波状とすることが好ましく、軸対称配向の中心軸を安定化できるように設定することが好ましい。
【００８３】
また、透過モードでは表示に用いられる光はカラーフィルタ層２３０を一回通過するだけであるのに対し、反射モードの表示では、表示に用いられる光はカラーフィルタ層２３０を２回通過する。従って、カラーフィルタ層２３０として、透過領域Ａおよび反射領域Ｂに同じ光学濃度のカラーフィルタ層を用いると、反射モードにおける色純度および／または輝度が低下することがある。この問題の発生を抑制するために、反射領域のカラーフィルタ層の光学濃度を透過領域のカラーフィルタ層よりも小さくすることが好ましい。なお、ここでいう光学濃度は、カラーフィルタ層を特徴付ける特性値であり、カラーフィルタ層の厚さを小さくすれば、光学濃度を小さくできる。あるいは、カラーフィルタ層の厚さをそのままで、例えば添加する色素の濃度を低下させて、光学濃度を小さくすることもできる。
【００８４】
次に、図５および図６を参照しながら、半透過型液晶表示装置に好適に用いられるアクティブマトリクス基板の構造の一例を説明する。図５はアクティブマトリクス基板の部分拡大図であり、図６は、液晶表示装置の断面図であり、図５中のＸ−Ｘ’線に沿った断面図に相当する。図５および図６に示したアクティブマトリクス基板は、透過領域Ａに１つの液晶ドメインを形成する構成を有している点（すなわち、開口部２１４および切欠き部２１３の数が少ない点）において、図４に示したアクティブマトリクス基板と異なるが、他の構成は同じであってよく、共通の構成要素は共通の参照符号で示す。
【００８５】
図５および図６に示すアクティブマトリクス基板は、例えばガラス基板からなる透明基板２１０ａを有し、透明基板２１０ａ上には、ゲート信号線２およびソース信号線３が互いに直交するように設けられている。これらの信号配線２および３の交差部の近傍にＴＦＴ４を設けられており、ＴＦＴ４のドレイン電極５は画素電極２１１に接続されている。
【００８６】
画素電極２１１は、ＩＴＯなどの透明導電層から形成された透明電極２１１ａと、Ａｌなどから形成された反射電極２１１ｂとを有し、透明電極２１１ａが透過領域Ａを規定し、反射電極２１１ｂが反射領域Ｂを規定する。なお、必要に応じて反射電極２１１ｂ上に透明導電層を形成していても良い。
【００８７】
画素電極２１１は、層間絶縁膜２１５ａ上に形成されており、画素電極２１１（透明電極２１１ａ）は、層間絶縁膜２１５ａのコンタクトホール内に形成されたコンタクト部２１１ａで、ドレイン電極５に接続された接続電極２５と接続されている。反射電極２１１ｂは透明電極２１１ａに接続されている。
【００８８】
また、図６に示したように、画素電極２１１は、層間絶縁膜２１５ａ一体に形成された壁構造体２１５ｂの斜面上にも延設されていることが好ましい。壁構造体２１５ｂの斜面上にまで画素電極２１１を延設することによって、液晶層の液晶分子が電圧印加時に傾斜する方向を効率よく規制できるという効果が得られる。
【００８９】
画素電極２１１の所定の領域には、上述したように軸対称配向ドメインの配向を制御するために切欠き部２１３および開口部２１４が設けられている。なお、接続電極２５は、ゲート絶縁膜９を介して対向するように設けられた補助容量配線（補助容量電極）と補助容量を構成する。補助容量配線は、例えば、反射電極２１１ｂの下部にゲート信号配線２と平行に設けられる。補助容量配線には、例えば、カラーフィルタ側基板に設けられる対向電極と同じ信号（共通信号）が与えられる。
【００９０】
本実施形態の半透過型液晶表示装置の反射電極２１１ｂは、凹凸形状の表面を有しており、優れた拡散反射特性を有している。反射電極２１１ｂの表面の凹凸形状は、層間絶縁膜２１５の表面に形成された凹凸形状を反映したものである。
【００９１】
層間絶縁膜２１５ａは、壁構造体２１５ｂと一体に形成されており、さらに、表面が実質的に平坦な領域（「第１領域」ということがある）と、表面が凹凸形状を有する領域（「第２領域」ということがある）とを有している。表面が平坦な第１領域上には透明電極２１１ａが形成され、凹凸を有する第２領域上には反射電極２１１ｂが形成される。壁上構造体２１５ｂと一体と形成され、且つ、表面に凹凸形状を有する領域２１５ｃを含む層間絶縁膜２１５ａは、後述するように、単一の感光性樹脂膜から形成することが可能であり、従来よりも簡便なプロセスで製造することができる。
【００９２】
画素電極２１１は次段のゲート信号線２上にゲート絶縁膜９を介して重畳させている。また、ＴＦＴ４はゲート信号線２から分岐したゲート電極１０の上部にゲート絶縁膜９、半導体層１２、チャネル保護層１３およびｎ+−Ｓｉ層１１（ソース・ドレイン電極）が積層された構造を有している。
【００９３】
なお、ここではボトムゲート型のＴＦＴの構成例を示したが、これに限られず、トップゲート型のＴＦＴを用いることもできる。また、ＴＦＴ以外のスイッチング素子（例えばＭＩＭ）を用いることもできる。
【００９４】
上述したように、図４に示した構成を有する液晶表示装置２００は、液晶表示装置１００と同様に、片側の基板上にのみ軸対称配向の配向規制構造（画素電極２１１に形成された開口部２１３、切欠き部２１４および壁構造２１５ｂ）を設けた比較的簡単な構成で、液晶の配向を十分に安定化できるという効果を有する。なお、図３に示した透過型液晶表示装置１００’のように、半透過型液晶表示装置２００においても、対向基板側に配向規制構造を設けることによって、配向をさらに安定化することができる。但し、上述した理由から、対向基板に設ける配向規制構造は、軸対称配向の中心軸を固定するための開口部だけにすることが好ましい。
【００９５】
さらに、液晶表示装置２００は、透明誘体層２３４および／またはカラーフィルタ層２３０を上述のように構成することによって、透過モードおよび反射モードでの表示の明るさや色純度を向上することができる。
【００９６】
次に、図７を参照しながら、層間絶縁層２１５ａおよび壁構造体２１５ｂの形成方法を詳細に説明する。なお、図６において、透明基板２１０ａおよびその上に形成されたＴＦＴ、信号配線などの回路要素をまとめて「回路基板２１０Ａ」と呼ぶことにする。
【００９７】
まず、図６（ａ）に示すように、ＴＦＴなどの所定の回路要素が形成された回路基板２１０Ａを用意し、回路要素を覆うように、ポジ型の感光性樹脂膜（例えば、東京応化社製、ＯＦＰＲ−８００）を形成する。感光性樹脂膜の厚さは例えば４．５μｍである。
【００９８】
次に、図６（ｂ）に示すように、感光性樹脂膜を露光する。このとき、露光量が互いに異なる所定の領域を形成する。すなわち、壁構造体２１５ｂとなる領域（ソース信号配線やゲート信号配線などによって遮光される領域）、表面に凹凸を形成する領域（反射電極を形成する領域）、コンタクトホールを形成する領域毎に露光量を変える。
【００９９】
具体的には、反射領域に形成する凸部（凹凸表面の内の凸部）および壁構造体に対応する位置に遮光部５２ａを有し、他が透光部５２ｂであるフォトマスク５２を介して、感光性樹脂膜２１５を露光する。反射領域に形成する凸部に対応する遮光部５２ａの形状は、例えば、円形状あるいは多角形であり、所定の中心間隔（５〜３０μｍ）と所定の密度でランダムに配置されている。光源としては、例えば超高圧水銀灯（例えば、ｉ線の照度：２０〜５０ｍＷ）を用い、均一に露光する（照射時間：１〜４秒）。露光量は例えば、２０〜１００ｍＪ／ｃｍ2程度が好ましい。
【０１００】
次に、図６（ｃ）に示すように、コンタクトホール部に対応した透光部６２ｂを有し、他を遮光部６２ａとするフォトマスク６２を用いて均一に露光する（照射時間：１０〜１５秒）。露光量は、例えば、２００〜５００ｍＪ／ｃｍ2程度が好ましい。
【０１０１】
次に、図６（ｄ）に示すように、例えば、TMAH（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）系現像液を用いて所定の条件にて現像処理を行う。例えば、高露光量の領域の樹脂膜が完全除去され（コンタクトホールが形成され）、未露光領域の樹脂膜では約９０％が残膜し（壁構造体および凸部が形成され）、低露光領域の樹脂膜では約４０％が残膜する（凹部が形成される）。
【０１０２】
更に、図６（e）に示すように、必要に応じて、乾燥と焼成を行う。焼成は、例えば２００℃で行われる。焼成を行うことによって、複数の微細な凸部を形成された反射領域２１５ｃ’の樹脂が熱ダレ現象などによって、滑らかな凹凸形状２１５ｃが得られる。反射電極２１１ｂの表面を滑らかな凹凸形状とすることによって、干渉色の発生が抑制された良好な拡散反射特性を得ることができる。
【０１０３】
このように、感光性樹脂膜２１５にし対して、連続した一括露光工程を行い、その後の現像工程を行うことにより、壁構造体２１５ｂと一体に形成され、微細凹凸形状を有する領域２１５ｃとコンタクトホールを有する層間絶縁膜２１５ａが得られる。
【０１０４】
なお、上記の露光工程では、透光部と遮光部とを有するフォトマスクを用いて、領域毎に照射時間を調節することによって露光量が異なる領域を形成する方法を説明したが、連続的に変化する濃淡パターンを有するグレースケールマククを用いて露光することによって、形状が連続的に変化する表面を有する層間絶縁膜を形成することもできる。
【０１０５】
さらに、露光工程において、壁構造体を形成する領域のみを遮光部とする第３のフォトマスクを用い、コンタクトホールを形成するための露光工程の前に、壁構造体形成のための露光を連続して行うことも可能である。
【０１０６】
次に、図６（ｆ）に示すように、上述したような工程を経て得られた層間絶縁膜２１５ａおよび壁構造体２１５ｂ上に、画素電極２１１を形成する。例えば、透明電極２１１ａは、透明導電膜（例えば、ＩＴＯ膜など）をスパッタリング法で所定の膜厚（例えば１００ｎｍ）に堆積し、パターニングすることによって得られる。反射電極２１１ｂは、反射電極膜（例えばAｌ薄膜など）をスパッタリング法で所定の膜厚（例えば１８０ｎｍ）に堆積し、パターニングすることによって形成される。それぞれの電極２１１ａおよび２１１ｂを形成する際に、開口部および／または切欠き部を形成する。
【０１０７】
なお、本実施形態によると、層間絶縁膜層２１５ａと同一層で壁構造体２１５ｂと反射電極部の微細凹凸形状とが形成され、その上層に画素電極が形成されることから、壁構造体の特に画素側の傾斜側面にも画素電極を配置することが可能となる。壁構造体の傾斜側面に画素電極２１１を延設することによって、壁構造体２１５ｂの側面の周辺の電界（電気力線）が歪むので、壁構造体２１５ｂによる構造的な配向規制力と併せて、液晶分子の傾斜方向を効率よく規制できる効果がもたらされる。
【０１０８】
なお、反射電極２１１ｂ上に、必要に応じて、透明電極膜を形成してもよい。反射電極２１１ｂ上に透明導電膜を形成することによって、反射領域と透過領域との電位差（電極電位差）のずれを低減することができる。反射電極２１１ｂ上に形成する透明電極膜の材料は、透明電極２１１ａと同じ材料であることが好ましい。
【０１０９】
上述したように、本実施形態の製造方法によると、単一の感光性樹脂膜に対してフォトリソグラフィプロセスを行うだけで、拡散反射特性を発現するための凹凸や、配向制御構造としての壁構造体を形成することが可能であり、コスト低減が効果的に行える。
【０１１０】
以下、上述のようにして得られたアクティブマトリクス基板と対向する対向基板（ＣＦ基板）に垂直配向膜を所定の条件で成膜した後、シール樹脂を介してこれらを互いに貼り合せ、その間隙に誘電異方性が負の液晶材料の封入することによって、本実施形態の液晶表示装置を得ることができる。これらの工程は公知の方法で実行されるので説明を省略する。
【０１１１】
なお、ここでは、半透過型液晶表示装置の製造方法の例を説明したが、層間絶縁膜層の形成時に、液晶ドメインの配向規制構造の１つである壁構造体とコンタクトホールなどを一括して連続プロセスにおいて作製する技術は、透過型液晶表示装置や反射型液晶表示装置の場合にももちろん適用でき、従来よりも簡便なプロセスで、コスト低減や作製時のタクトタイムの短縮などの効果を奏する。
【０１１２】
次に、図８（ａ）および（ｂ）を参照しながら、壁構造体２１５ｂおよび層間絶縁膜２１５ａの好ましい形状を更に詳しく説明する。図８（ａ）および（ｂ）は、図４の８Ａ−８Ａ’線に沿った断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の破線で囲んだ部分の拡大図である。
【０１１３】
本発明の実施形態によると、上述したように、スイッチング素子上層の層間絶縁膜２１５ａと壁構造体２１５ｂとを一括の露光工程を経て一体に形成される。従って、図８（ａ）および（ｂ）に模式的に示すように、壁構造体２１５ｂおよび層間絶縁膜２１５ａの第１基板２１０ａに垂直な面における断面形状は、液晶ドメインの軸対称配向の中心軸が形成される領域を底部２１５Ｂとする連続的な形状とすることができる。ここでは、画素電極２１１ａは軸対称配向ドメインの中心軸の位置を固定・安定化させるための開口部２１４を有するので、層間絶縁膜２１５ａの断面形状が有する底部２１５Ｂは、開口部２１４に対応する位置に形成されている。
【０１１４】
このように壁構造体２１５ｂの傾斜した側面２１５Ｓと層間絶縁膜２１５ａの上面が連続したすり鉢状の形状を有すると、すり鉢状の表面に形成された画素電極２１１および垂直配向膜によって、軸対称配向ドメインの配向をさらに安定化できる。その結果、中間調における応答特性の改善する効果や中間調における表示のざらつき感を低減する効果、および液晶パネルが押圧されたとき配向乱れが発生しても短時間で回復する効果を得ることができる。なお、すり鉢状とすることによる配向の安定化効果は、画素電極および垂直配向膜の表面がすり鉢状に形成されるために得られるものである。すなわち、すり鉢状の表面を有する画素電極は、液晶層に対してすり鉢の底部を中心に傾斜した電界を生成し、すり鉢状の表面を有する垂直配向膜は、すり鉢の底部を中心に液晶分子を傾斜させるように配向規制力を発揮する。このように、すり鉢状の形状に起因する配向規制力が付加的に得られるので、軸対称配向ドメインが更に安定化される。
【０１１５】
なお、図８（ａ）および（ｂ）では、すり鉢状の形状を誇張して示しているが、基板２１０ａに垂直な面を含む断面形状が、壁構造体側面近傍がなだらかな傾斜を有し、かつ、画素領域中央部が略平坦な構造か、あるいは中央部に向かって壁構造体側面から連続的に傾斜する構造を有することが好ましい。このような断面形状を有していれば、軸対称配向ドメインを安定化する効果を得ることができる。また、すり鉢状の形状は、例えば、層間絶縁膜２１５ａおよび壁構造体２１５ｂを構成する感光性樹脂膜をパターニングした後、熱処理工程の温度や時間などを調整することによって制御することができる。
【０１１６】
なお、図８（ｂ）に模式的に示すように、壁構造体２１５ｂの側面２１５Ｓの基板２１０ａの表面に対する傾斜角αは、４５°以下であることが好ましく、２５°以下であることが好ましい。
【０１１７】
壁構造体２１５ｂの側面２１５Ｓ上に形成された垂直配向膜（不図示）は、その表面に対して液晶分子が垂直に配向するように規制力を有するので、側面２１５上の液晶分子は基板２１０ａの表面に対して傾斜した方向に配向する。液晶分子の傾斜の程度は、側面２１５Ｓの傾斜角αが大きいほど大きくなる。垂直配向膜による配向規制力は電圧の有無に拘らず作用するので、黒表示状態においては、側面２１５Ｓの近傍の傾斜した液晶分子に起因する光漏れが起こる。従って、壁構造体２１５ｂの側面２１５Ｓの傾斜角αが大きすぎるとコントラスト比が低下する。このコントラスト比の低下を抑制するためには、傾斜角αは４５°以下であることが好ましく、２５°以下であることが更に好ましい。また、傾斜角αが４５°を超えると、配向が不安定となることがある。電圧無印加時に壁側面部で水平面に対して傾いている液晶分子が、電圧印加時には歪んだ電界に直交して配向するように液晶分子が動くことになるが、この際に液晶分子の倒れる方向が本来に倒れるべき水平面方向とその逆方向とが拮抗するためと考えられる。なお、配向安定化の効果を得るためには、傾斜角αは３°以上あることが好ましく、５°以上あることが更に好ましい。
【０１１８】
次に、図９を参照しながら液晶層の厚さを規定する支持体の好ましい配置を説明する。図９は、本発明による他の実施形態の半透過型液晶表示装置３００の構造を模式的に示す平面図である。
【０１１９】
液晶表示装置３００は、上述の液晶表示装置２００と類似の構造を有しているので、以下では、液晶表示装置２００と異なる点を主に説明することにする。
【０１２０】
液晶表示装置３００は、デルタ配列された画素を有している。画素を規定する画素電極３１１は、透明電極３１１ａと反射電極３１１ｂとを有している。画素電極３１１は、所定の位置に形成された、３つの開口部３１４および４つの切欠き部３１３を有しており、液晶表示装置２００と同様に、液晶層に所定の電圧を印加すると、それぞれが軸対称配向を呈する３つの液晶ドメインが形成され、これら液晶ドメインのそれぞれの軸対称配向の中心軸は、開口部３１４内またはその近傍に形成される。
【０１２１】
液晶表示装置３００は、画素の周辺に遮光領域を有し、この遮光領域の透明基板上に壁構造体３１５ｂを有している。壁構造体３１５ｂは、液晶表示装置２００と同様に、透明基板上に形成された回路要素を覆うように形成された層間絶縁膜（不図示）と一体に形成されている。液晶表示装置２００において、壁構造体２１５ｂは画素を包囲するように連続した壁として設けられているが、液晶表示装置３００においては、壁間隙３１５Ｓによって分離された壁（壁部分）から構成されている。また、液晶層の厚さ（セル厚）を規定するための支持体（スペーサ）３３３は、壁構造体３１５を分離する壁間隙３１５Ｓに設けられている。
【０１２２】
このように、壁構造体３１５を壁間隙３１５Ｓで分離し、壁間隙３１５Ｓに支持体３３３を配置することによって、以下の効果を得ることができる。
【０１２３】
上述したように、層間絶縁膜と壁構造体とを一括の連続したフォトリソグラフィ工程を経て形成する場合と、プロセスマージンなどの影響によって、壁構造体３１５の仕上がり形状や高さなどにばらつきが生じることがある。従って、壁構造体上に支持体を設けると、支持体の高さのばらつきを押さえても、壁構造体の高さや形状のばらつきの影響を受けて、液晶層の厚さにばらつきが生じることになる。従って、液晶層の厚さのばらつきを抑制するためには、液晶表示装置３００のように、壁構造体３１５を分離する壁間隙３１５Ｓを設け、そこに支持体３３３を配置することが好ましい。なお、支持体３３３は、アクティブマトリクス基板側に形成しても良いし、対向基板側に形成してもよい。また、壁間隙３１５を設けることによって、液晶材料の注入時間を短縮できるという効果も得られる。支持体３３３は、遮光領域に設けられるので、表示品位を低下することが無く、また、適当な密度で配置することによって、液晶層の厚さをパネルの全体に亘って均一にできると共に、表示パネルの耐衝撃性を改善することができる。
【０１２４】
しかしながら、壁間隙３１５Ｓの幅が大きくなりすぎると、壁構造体３１５による配向制御効果が低下することになる。種々検討した結果、１つの画素の周囲に存在する壁間隙の長さ（画素の周囲に複数の壁間隙を設けた場合は複数の壁間隙の長さの合計）は、画素の周囲の長さに対して４０％以下であることが好ましい。言いかえると、壁構造体３３３の配向規制力を十分に発揮させるためには、壁構造体３１５の長さが画素の周囲の長さに対して６０％以上であることが好ましい。ここで、画素の周囲の長さとは、図９に示すように、画素の行方向のピッチをＰＳ、列方向のピッチをＰＬとした場合、２×（ＰＬ＋ＰＳ）で与えられる。また、壁構造体３１５の長さは、壁構造体３１５の幅方向の中央部を通る線の長さを指す。
【０１２５】
また、液晶セル内に配置する支持体３３３の配置密度は、種々検討した結果、支持体３３３の直径をＷＬ（μｍ）、支持体３３３の規則単位（０．１２ｍｍ2、ここでは、縦：横＝３：４の表示パネルの縦横比に対応させて、縦０．３ｍｍ×横０．４ｍｍの領域）内の配置個数をＮ（個）、画素の長辺ピッチをＰＬ（μｍ）とし、配置密度ＤをＷＬ×Ｎ／ＰＬであらわすとすると、配置密度Ｄが０．０１≦Ｄ≦０．３の関係を満たすことが好ましく、０．０５≦Ｄ≦０．２の関係を満足することが更に好ましい。
【０１２６】
このように、支持体の好ましい配置密度Ｄは、画素長辺ピッチＰＬおよび支持体の直径ＷＬと規則単位（ここでは０．１２ｍｍ2）あたりの支持体の個数Ｎと関係があり、例えば、画素ピッチが大きければ配置密度Ｄが小さくなる傾向を示し、高精細化して画素ピッチが小さくなれば配置密度が大きくなる傾向を示す。特にパネル内のセル厚を均一化して、かつ、耐衝撃性を改善するためには、支持体の配置密度Ｄを最適化することが重要となる。なお、この支持体の配置密度Ｄが下限許容値よりも小さくなるとセル厚の均一性が低くなると共に、耐衝撃性が低下し、押圧時の配向乱れが問題となる。さらに、支持体の配置密度Ｄが上限許容値よりも大きくなると、支持体の近傍で液晶分子の配向が乱れて光漏れによるコントラスト比の低下が発生したりすることがある。
【０１２７】
図９では、デルタ配列の画素を有する液晶表示装置を例示したこれに限られず、ストライプ配列や他の配列の画素を有する液晶表示装置に適用できる。また、例示した透過反射両用型液晶表示装置に限られず、透過型表示装置や反射型表示装置に適用できることは言うまでも無い。
【０１２８】
〔動作原理〕
図１０を参照しながら、垂直配向型液晶層を有する本発明の実施形態の液晶表示装置が優れた広視野角特性を有する理由を説明する。
【０１２９】
図１０は、画素電極６に設けた開口部１５による配向規制力の作用を説明するための図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時の液晶分子の配向状態を模式的に示している。図１０（ｂ）に示した状態は中間調を表示している状態である。
【０１３０】
図１０に示した液晶表示装置は、透明基板１上に、絶縁膜層１６、開口部１５を有する画素電極６、配向膜２２をこの順に有している。他方の透明基板１７上には、カラーフィルタ層１８、対向電極１９および配向膜３２がこの順で形成されている。両基板間に設けられた液晶層２０は、負の誘電異方性を有する液晶分子２１を含む。
【０１３１】
図１０（ａ）に示すように、電圧無印加時には、液晶分子２１は垂直配向膜２２および３２の配向規制力により基板表面に対して略垂直に配向する。
【０１３２】
一方、電圧印加時には、図１０（ｂ）に示すように、誘電異方性が負の液晶分子２１は分子長軸が電気力線に対して垂直になろうとするので、開口部１５の周辺に形成される斜め電界によって、液晶分子２１が倒れる方向が規定されることになる。従って、例えば、開口部１５を中心とする軸対称状に配向することになる。この軸対称配向ドメイン内では液晶ダイレクタは全方位（基板面内の方位）に配向しているため、視野角特性が優れる。
【０１３３】
ここでは、開口部１５の周りに形成される斜め電界の作用を説明したが、画素電極６のエッジ部に形成される切欠き部の近傍においても、同様に斜め電界が形成され、液晶分子２１が電界によって傾く方向が規定される。さらに、壁構造体はその側面（壁面）の配向規制力によって液晶分子２１が倒れる方向を規定する。典型的には、壁構造体を覆うように垂直配向膜を形成するので、液晶分子は壁面に対して垂直に配向するような規制力を受ける。
【０１３４】
次に、図１１を参照しながら、本発明による実施形態の液晶表示装置のさらに具体的な構成例を説明する。
【０１３５】
図１１に示す液晶表示装置は、バックライトと、半透過型液晶パネル５０と、半透過型液晶パネル５０を介して互いに対向するように設けられた一対の偏光板４０および４３と、偏光板４０および４３と液晶パネル５０との間に設けられた１／４波長板４１および４４と、１／４波長板４１および４４と液晶パネル５０との間に設けられた光学異方性が負の位相差板４２および４５とを有している。液晶パネル５０は、透明基板（アクティブマトリクス基板）１と透明基板（対向基板）１７との間に垂直配向型液晶層２０とを有している。液晶パネル５０として、ここでは、図４に示した液晶表示装置２００と同様の構成を有するものを用いる。
【０１３６】
図１１に示した液晶表示装置の表示動作を以下に簡単に説明する。
【０１３７】
反射モード表示については、上側からの入射光は偏光板４３を通り、直線偏光となる。この直線偏光は、偏光板４３の透過軸と１／４波長板４４との遅相軸とが４５°になるように１／４波長板４４に入射すると円偏光となり、基板１７上に形成したカラーフィルタ層（不図示）を透過する。なお、ここでは法線方向から入射する光に対して位相差を与えない位相差板４５を用いている。
【０１３８】
電圧無印加時には、液晶層２０中の液晶分子は基板面に略垂直に配向しているために入射光は位相差がほぼ０で透過し、下側の基板１に形成した反射電極により反射される。反射された円偏光は再び液晶層２０中を通過してカラーフィルタ層を通り、再度、光学異方性が負の位相差板４５を円偏光で通り、１／４波長板４４を経て、最初に入射して偏光板４３を透過した際の偏光方向と直交する偏光方向の直線偏光に変換されて偏光板４３に到達するために、光は偏光板４３を透過できず黒表示となる。
【０１３９】
一方、電圧印加時には、液晶層２０中の液晶分子は基板面に垂直な方向から水平方向に傾くため、入射した円偏光は液晶層２０の複屈折により楕円偏光となり、下側の基板１に形成した反射電極により反射される。反射された光は液晶層２０で偏光状態がさらに崩され、再び液晶層２０中を通過してカラーフィルタ層を通り、再度、光学異方性が負の位相差板４５を通り、１／４波長板４４に楕円偏光として入射するため、偏光板４３に到達するときに全ての光が入射時の偏光方向と直交した直線偏光とはならず、一部の光が偏光板４３を透過する。特に、印加電圧を調節することで液晶分子の傾く方向が制御できて、反射光が偏光板４３を透過できる光量が変調され、階調表示が可能となる。
【０１４０】
また、透過モードの表示については、上下２枚の偏光板４３および偏光板４０は各々その透過軸が直交するように配置されており、光源から出射された光は偏光板４０で直線偏光となり、この直線偏光は、偏光板４０の透過軸と１／４波長板４１との遅相軸が４５°になるように１／４波長板４１に入射すると円偏光になり光学異方性が負の位相差板４２を経て下側の基板１の透過領域Ａに入射する。なお、ここでは法線方向から入射する光に対して位相差を与えない位相差板４２を用いている。
【０１４１】
電圧無印加時には、液晶層２０中の液晶分子は基板面に略垂直に配向しているため、入射光は位相差がほぼ０で透過し、下側の基板１に円偏光の状態で入射し、円偏光の状態で液晶層２０および上側の基板１７を経て上側の光学異方性が負の位相差板４５を透過して１／４波長板４４に到る。ここで、下側の１／４波長板４１と上側の１／４波長板４４の遅相軸が９０°交差して配置することで、上側の１／４波長板４４からは偏光板４０での直線偏光と直交した直線偏光となり、偏光板４３で吸収されて黒表示となる。
【０１４２】
一方、電圧印加時には、液晶層２０中の液晶分子２１は基板面に垂直な方向から水平方向に傾くために液晶表示装置への入射した円偏光は液晶層２０の複屈折により楕円偏光となり、上側のＣＦ基板１６や上側の光学異方性が負の位相差板４５および１／４波長板４４を楕円偏光として偏光板４３に到るために入射時の偏光成分と直交した直線偏光にはならず、偏光板４３を通して光が透過する。特に、印加電圧を調節することで液晶分子の傾く方向が制御できて、反射光が偏光板４３を透過できる光量が変調され、階調表示が可能となる。
【０１４３】
光学異方性が負の位相差板は液晶分子が垂直配向状態での視野角を変化させた場合の位相差の変化量を最小に抑え、広視野角側での黒浮きを抑える。また、光学異方性が負の位相差板と１／４波長板を一体化させた２軸性位相差板を用いても良い。
【０１４４】
本発明のように電圧無印加時に黒表示を行い、電圧印加時に白表示となるノーマリーブラックモードを軸対称配向ドメインで行った場合、液晶表示装置（パネル）の上下に一対の１／４波長板を設けることによって、偏光板に起因する消光模様を解消させて明るさを改善することも可能となる。また、上下の偏光板の透過軸を互いに直交して配置してノーマリーブラックモードを軸対称配向ドメインで行った場合には、原理的にはクロスニコルに配置した一対の偏光板と同程度の黒表示を実現できることから、極めて高いコントラスト比を実現できると共に、全方位的な配向に導かれた広い視野角特性が達成できる。
【０１４５】
以下に、本発明に関しての具体例を記載して説明する。
【０１４６】
（実施例１）
図６示した構成を有するアクティブマトリクス基板と、対向側にはカラーフィルタ層、透明誘電体層２３４層、対向電極が積層されたカラーフィルタ基板を配置して液晶表示装置を構成した。
【０１４７】
なお、本実施例のアクティブマトリクス基板は、層間絶縁膜および壁構造体は、上述したプロセスで、以下の露光条件で形成した。
【０１４８】
ポジ型感光性樹脂膜に、凹凸形状および壁構造体を形成するための第１露光工程は、第１のフォトマスク５２を用いて、低露光量条件（６０ｍＪ／ｃｍ2）で実行し、コンタクトホールなどを形成するための第２露光工程は、第２のフォトマスク６２を用いて高露光量条件（３００ｍＪ／ｃｍ2）で実行した。この後、上述した一連の工程を実行することにより、本実施例のアクティブマトリクス基板を得た。なお、現像後の焼成工程は、２００℃で１時間行った。その結果、高さ約１．２μｍ、幅約１３μｍ、側面の傾斜角αが約１０°の壁構造体が得られ、すり鉢状の断面形状が得られた。
【０１４９】
一方、カラーフィルタ基板は、反射領域に透明誘電体層の段差を配置し、表示画素外の遮光層部に液晶層厚を規定するために設けた支持体（誘電体）を形成した。
【０１５０】
アクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板に垂直配向膜を所定の条件で形成した（ラビング処理は施さない）後、互いの基板をシール樹脂を介して貼り合わせ、誘電率異方性が負の液晶材料（屈折率異方性Δｎ；０．１、誘電率異方性Δε；−４．５）を注入、封止して液晶表示パネルを作製した。本実施例では、透過領域の液晶層厚ｄｔを４μｍ、反射領域の液晶層厚ｄｒを２．１μｍとした。
【０１５１】
次いで、この液晶表示パネルの両面に以下の用に光学フィルムを配置し、液晶表示装置を得た。
【０１５２】
本実施例の液晶表示装置の構成は、観察者側から順に偏光板（観察側）、１／４波長板（位相差板１）、光学異方性が負の位相差板（位相差板２（ＮＲ板））、液晶層（上側；カラーフィルタ基板、下側；アクティブマトリクス基板）、光学異方性が負の位相差板（位相差板３（ＮＲ板））、１／４波長板（位相差板４）、偏光板（バックライト側）の積層構造とした。なお、液晶層の上下の１／４波長板（位相差板１と位相差板４）では互いの遅相軸を直交させ、各々の位相差を１４０ｎｍとした。光学異方性が負の位相差板（位相差板２と位相差板３）は各々の位相差を１３５ｎｍとした。また、２枚の偏光板（観察側、バックライト側）では、吸収軸を直交させて配置した。
【０１５３】
得られた液晶表示装置に駆動信号を印加（液晶層に４Ｖ印加）して、表示特性を評価した。
【０１５４】
透過表示での視角−コントラストの特性結果を図１２に示す。透過表示での視野角特性はほぼ、全方位的で対称な特性を示し、ＣＲ＞１０の領域は±８０°と良好であり、透過コントラストも正面で３００：１以上と高いものであった。
【０１５５】
一方、反射表示の特性は、分光測色計（ミノルタ社製ＣＭ２００２）で評価し、標準拡散板を基準にして約８．６％（開口率１００％換算値）、反射表示のコントラスト値は２１であり、従来の液晶表示装置に比べて高いコントラストを示し良好であった。
【０１５６】
また、中間調（８階調分割時での階調レベル２）におけるざらつき感も改善されることが確認された。さらに、中間調応答時間（８階調分割時での階調レベル３から階調レベル５の変化に要する時間；ｍ秒）は３８ｍｓｅｃであり、壁構造体を層間絶縁膜と連続した工程で一体で形成するのではなく、後工程で壁構造体を形成した構造の液晶表示装置と比べて同等以上の特性を示した。
【０１５７】
また、電圧４Ｖ印加（白表示）時に指先で表示パネルを押した際に発生する配向乱れも押圧をやめると直ちに回復した。このように、画素実質的に包囲するように形成された壁上構造体、および、画素の周囲に設けられた壁上構造体の側面から画素の中央部に向けて連続的に変化するすり鉢状の表面に形成された画素電極および垂直配向膜により、軸対称配向ドメインの配向安定性が改善された。
【０１５８】
なお、断面形状をすり鉢状としない場合、壁状構造体の側面の傾斜角が４５°を超える場合には、コントラスト比が３００：１に到達しなかったり、あるいは、押圧による配向乱れが発生したりするものが見られた。
【０１５９】
（実施例２）
実施例1と同様のプロセスで、図９に示した構造を有する半透過型液晶表示装置を試作した（試作例１から６）。それぞれの試作例における支持体の直径ＷＬ（μｍ）、支持体の規則単位（ここでは０．１２ｍｍ2）あたりの配置個数Ｎ（個）、画素の長辺ピッチＰＬ（μｍ）、および規則単位での配置密度Ｄを表１に示す。また、それぞれの液晶パネルについて、電圧４Ｖ印加時の正面コントラスト比と耐衝撃性を評価した結果を併せて記載した。正面コントラスト比については、設計値を３００とし、下限許容値を２７０とした。また、耐衝撃性評価では、１ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力でパネルを加圧後に配向が回復（元の配向状態に戻る）までの時間を評価した。１分以内で不良配向から正常配向に復元した場合を○、１分超５分以内で不良配向から復元した場合を△、１０分経過後も配向乱れが残った場合を×とした。
【０１６０】
【表１】
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【０１６１】
表１の結果からわかるように、支持体の規則単位での配置密度Ｄ０．０１≦Ｄ≦０．３の関係を満足すと、押圧によって配向不良が発生しても、５分以内に復元する。さらに、配置密度Ｄが０．０５≦Ｄ≦０．２の範囲内にあると、1分以内で配向不良から復元できる。また、これら耐衝撃性に優れる試作例は、いずれも２７０以上の正面コントラスト比を有しており、良好な表示品位を有している。
【０１６２】
また、表１に示した試作例はいずれも、１つの画素の周囲に存在する壁間隙の長さ（画素の周囲に複数の壁間隙を設けた場合は複数の壁間隙の長さの合計）は、画素の周囲の長さに対して４０％以下であり、良好な応答特性（例えば、中間調；８階調分割で階調レベル３から階調レベル５への変化で室温にて約５０ｍｓ以下）を示している。これに対し、壁間隙の長さが６０％を超えると、十分に軸対称配向が形成できなかったり、中間調における配向が十分に安定化されないために応答時間が長くなる（例えば、中間調；８階調分割で階調レベル３から階調レベル５への変化で室温にて約１５０ｍｓ以上）などの不具合が発生することがあった。
【０１６３】
（比較例）
実施例の液晶パネルと同様の構成を有する液晶パネルを用いてＥＣＢモードのホモジニアス配向の液晶表示パネルを作製した。比較例の液晶パネルには、壁構造体や、画素電極の開口部または切欠き部を形成していない。また、比較例の液晶パネルは、実施例の液晶パネルの垂直配向膜に代えて水平配向膜を用い、液晶層には、誘電率異方性が正の液晶材料（Δｎ；０．０７、Δε；８．５）を注入し、ホモジニアス配向の液晶層を形成した。透過領域の液晶層厚ｄｔを４．３μｍ、反射領域の液晶層厚ｄｒを２．３μｍとした。
【０１６４】
この液晶表示パネルの両面に偏光板、１／４波長板などの位相差板を含む複数の光学層から形成された光学フィルムを配置して比較例の液晶表示装置を得た。
【０１６５】
この比較例の液晶表示装置に駆動信号を印加（液晶層に４Ｖ印加）して実施例と同じ評価方法に従って表示特性を評価した。
【０１６６】
透過表示での視野角特性はＣＲ＞１０の領域は±３０°となり、階調反転も顕著であった。また、透過コントラストは１４０：１であった。一方、反射表示の特性は、標準拡散板を基準にして約９．３％（開口率１００％換算値）、反射表示のコントラスト値は８であり、表示画像は垂直モードの実施例に比べて白ボケした低いコントラストであった。
【０１６７】
このように、本発明の実施形態による液晶表示装置は、従来のホモジニアス配向の液晶表示装置や従来から公知の技術と比較して、垂直配向モードを透過表示および反射表示に適用したことで透過および反射の両表示においても良好なコントラスト比が得られる。
【０１６８】
さらに、本発明の実施形態では、片側の基板（例示ではアクティブマトリクス基板）にのみ液晶ドメイン配向の規制構造（壁構造体および開口部または切欠き部）を配置させ、しかも、壁構造体を層間絶縁膜層と一体で、かつ、反射部の微細凹凸形状形成やコンタクトホール形成工程と一括で連続形成することができるので、製造プロセスを簡略化することができる。また、壁構造体や開口部または切欠き部の配向規制力によって、ラビングレス工程で電圧印加時に液晶分子が倒れる方向を規制することが可能である。また、本発明の実施形態で例示したように、液晶ドメインの配向規制構造を設けることによって、電圧印加時に軸対称配向を呈する液晶ドメインが画素毎に複数形成されるので、全方位的に広い視野角特性が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１６９】
上述したように、本発明による液晶表示装置は、優れた表示品位の液晶表示装置を比較的簡単な構成で実現できる。本発明は、透過型液晶表示装置および半透過型（透過・反射両用）型液晶表示装置に好適に適用される。特に、半透過型液晶表示装置は、携帯電話などのモバイル機器の表示装置として好適に利用される。
【図面の簡単な説明】
【０１７０】
【図１】本発明による実施形態の透過型液晶表示装置１００の１つの画素の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は図１（ａ）中の１Ｂ−１Ｂ’線に沿った断面図である。
【図２Ａ】本発明による実施形態の他の透過型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の構成を模式的に示す平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示したアクティブマトリクス基板の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明による実施形態の他の透過型液晶表示装置１００’の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明による実施形態の半透過型液晶表示装置２００の１つの画素の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は図４（ａ）中の４Ｂ−４Ｂ’線に沿った断面図である。
【図５】本発明による実施形態の半透過型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の構成を模式的に示す平面図である。
【図６】図５に示したアクティブマトリクス基板を備える液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図７】図５および図６に示した図は、アクティブマトリクス基板の製造方法を説明するための模式図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、図４の８Ａ−８Ａ’線に沿った断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の破線で囲んだ部分の拡大図である。
【図９】本発明による他の実施形態の半透過型液晶表示装置３００の構造を模式的に示す平面図である。
【図１０】本発明による実施形態の液晶表示装置の動作原理を説明する概略図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）電圧印加時をそれぞれ示す。
【図１１】本発明による実施形態の液晶表示装置の構成一例を示す模式図である。
【図１２】本発明による実施例の液晶表示装置の視角−コントラスト比特性を示す図である。
【符号の説明】
【０１７１】
１    ＴＦＴ（アクティブマトリクス）基板
２    ゲート信号線
３    ソース信号線
４    ＴＦＴ
５    ドレイン電極
６    画素電極
７    透明電極
８    反射電極
９    ゲート絶縁膜
１０    ゲート電極
１１    ソース・ドレイン電極（ｎ＋−Ｓｉ層）
１２    半導体層
１３    チャンネル保護層
１４    開口構造
１５    開口部
１６    絶縁膜
１７    透明基板（対向（ＣＦ）基板）
１８    カラーフィルタ層
１９    対向電極
２０    液晶層
２１    液晶分子
２２、３２    配向膜
５０        液晶パネル
４０、４３    偏光板
４１、４４    １／４波長版
４２、４５    光学異方性が負の位相差板（ＮＲ板）
１００、１００’      透過型液晶表示装置
１１０ａ    アクティブマトリクス基板
１１０ｂ    対向基板（カラーフィルタ基板）
１１１      画素電極
１１３      切欠き部
１１４      開口部
１１５ａ    層間絶縁膜
１１５ｂ      壁構造体
１３０      カラーフィルタ層
１３１      対向電極
１３３      支持体
２００、３００      半透過型液晶表示装置
２１０ａ    アクティブマトリクス基板
２１０ｂ    対向基板（カラーフィルタ基板）
２１１      画素電極
２１３      切欠き部
２１４      開口部
２１５ａ    層間絶縁膜
２１５ｂ      壁構造体
２３０      カラーフィルタ層
２３１      対向電極
２３２      透明誘電体層（反射部段差）
２３３      支持体
【図１】
2005157224.tif 000004
【図２Ａ】
2005157224.tif 000005
【図２Ｂ】
2005157224.tif 000006
【図３】
2005157224.tif 000007
【図４】
2005157224.tif 000008
【図５】
2005157224.tif 000009
【図６】
2005157224.tif 000010
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005157224.tif 000015
【図１２】
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